Bron: isfh.de
Fotovoltaïsche modules zetten zonlicht om in elektrische energie. Moderne batterij-elektrische voertuigen hebben altijd twee krachtopslageenheden aan boord: een kleine 12 V-batterij die elektrische verbruikers, verlichting en stuurbekrachtiging kan leveren, en een grote tractiebatterij die werkt met een hogere spanning van 400 V en energie levert aan de elektrische aandrijflijn. Om de door VIPV opgewekte energie in de grote tractiebatterij te kunnen voeren en zo bij te dragen aan de uitbreiding van het bereik, is het noodzakelijk om de PV-modules aan het elektrische hoogspanningsvoertuigsysteem te koppelen. Dit is technisch zeer veeleisend, omdat het een conversie van 12 V naar 400 V vereist en is gekoppeld aan veel veiligheidsaspecten. Het is precies deze uitdaging die het Street consortium nu met succes heeft aangepakt. De basis hiervoor was de combinatie van verschillende competenties: De omzetting van zonne-energie in elektrische energie vindt plaats in PV-modules van a2-solar ontwikkeld voor automotive gebruik. Deze zijn gebaseerd op zeer efficiënte silicium heterojunctie zonnecellen van Meyer Burger, die bij ISFH met elkaar verbonden waren met behulp van Smartwire interconnectietechnologie. Deze technologie, ontwikkeld in Europa, maakt niet alleen maximale cel- en module-efficiëntie mogelijk, maar ook maximale modulerendementen als gevolg van de lagere temperatuurcoëfficiënt. Regulering tot op het punt met maximaal vermogen wordt geleverd door elektronica van Vitesco Technologies, die ook de DC / DC-converter van 12 V tot 400 V als een belangrijke innovatie heeft ontwikkeld. Continental Engineering Services verzorgde de integratie van alle componenten en hun integratie in het elektrische systeem van het voertuig.
De "WORK L" lichte bedrijfswagen van het bedrijf StreetScooter die als demonstrator wordt gebruikt, biedt ideale omstandigheden voor VIPV: een totale oppervlakte van 15 m2 is beschikbaar voor de 10 PV-modules. In tegenstelling tot de integratie op personenauto's hoefden de modules niet gebogen of gekleurd te zijn. Hun nominale totale output is 2180 Wp. Tegelijkertijd is de energiebehoefte voor het rijden vergelijkbaar met die van personenauto's met ongeveer 19 kWh / 100 km.
"We verwachten een jaarlijkse bereikverlenging van ongeveer 5200 km voor het rijden in Nedersaksen, en aanzienlijk meer in meer zuidelijke regio's. Dit zou meer dan één op de vier netgebaseerde laadstops besparen", zegt prof. Robby Peibst, projectcoördinator van het Street-project. "Onze resultaten zullen de aantrekkelijkheid van voertuiggeïntegreerde fotovoltaïsche energie eerst voor dergelijke lichte bedrijfsvoertuigen aantonen. Maar daarnaast zullen ze ook belangrijke inzichten opleveren voor het overbrengen van VIPV naar andere voertuigklassen."
Het demonstratievoertuig heeft een weggoedkeuring volgens de Duitse StVZO en heeft de eerste tests voltooid. Het is uitgerust met tal van sensoren om de energiestromen nauwkeurig te kunnen volgen. Tot het einde van het project worden alle onderdelen op verschillende momenten van de dag en het jaar en in verschillende weersomstandigheden door hun tempo gezet tijdens testritten. Het voertuig zal daarom in de nabije toekomst veelvuldig te zien zijn op de wegen van het Weserbergland, de regio Hannover en in de hoofdstad zelf. De kentekenplaat "HM-PV-30E" verwijst naar het potentieel voor zonne-energie in Nedersaksen: studies van de ISFH tonen aan dat in een kostengeoptimalisatie duurzaam energiesysteem in Nedersaksen tot 30% van de uiteindelijke energievraag door PV kan worden geleverd.
Het onderzoeksproject "Street" wordt gefinancierd door het Duitse federale ministerie van Economische Zaken en Energie (subsidienummer 01183157). De resultaten van het project vloeien ook over in de internationale werkgroep "Task 17 – PV for Transport" in het Photovoltaic Power Systems Program van het International Energy Agency (IEA). Daar wisselen experts van over de hele wereld ideeën uit over hoe fotovoltaïsche energie kan worden gebruikt om de CO2-uitstoot in de transportsector te verminderen.
Voertuiggeïntegreerde fotovoltaïsche energie (VIPV) werd al in de jaren zestig ontwikkeld. Jarenlang was de belangrijkste toepassing echter in de niche van competities van speciale gestroomlijnde lichtgewicht zonnevoertuigen. Sinds enkele jaren bieden verschillende fabrikanten ook personenautomodellen aan met zonnedaken of PV-modules geïntegreerd op koelkoffers voor vrachtwagens. In deze gevallen wordt de PV-geconverteerde energie gebruikt voor "hulpfuncties" zoals airconditioning of koeling. Deze toepassingen draaien op laagspanningsniveaus van meestal 12 V; de op de markt beschikbare systemen zijn niet geschikt voor het opladen van de hoogspanningstractiebatterij van een elektrisch voertuig.
De ISFH heeft momenteel 155 medewerkers op twee afdelingen die innovatieve technologieën voor zonne-energie ontwikkelen. De afdeling fotovoltaïsche energie ontwikkelt nieuwe industriegerichte zonneceltechnologieën, zeer efficiënte fotovoltaïsche modules die geïndustrialiseerd kunnen worden en doet, zoals in dit geval, onderzoek naar de integratie van PV in innovatieve systemen. De ISFH is lid van de Duitse Vereniging voor Onderzoek hernieuwbare energie (FVEE) en de Zuse-Gemeinschaft en een geassocieerd onderzoeksinstituut van de Leibniz Universität Hannover.